Ламповый генератор Советский патент 1942 года по МПК H03B19/06 

Существующие коротковолновые передатчики обладают относительно малым коэффициентом полезного действия (к. п. д.) мощных каскадов, значительно меньшим, чем в передатчиках средних и длинных волн. Понижение к. п. д. особенно ощутительно для нижнего участка коротковолнового диапазона, где к. п. д. мощного каскада не превышает 48-52%. Столь низкий к. п. д. не только отражается на стоимости оборудования коротковолновой радиостанции и эксплуатационных расходах, но также ограничивает предельную полезную мощность генераторных ламп, что нежелательно именно при коротких волнах.

Теоретические исследования режима коротковолнового генератора показывают, что причина низкого к. п. д. заключается в особых условиях прохождения высших гармонических составляющих анодного и сеточного токов в схеме коротковолнового каскада. Благодаря особенностям коротковолновых схем, указанные гармонические составляющие создают добавочные напряжения на сетках ламп, искажая этим форму управляющего напряжения, а следовательно, и форму импульса анодного тока. Это приводит к уменьшению амплитуды первой гармонической составляющей относительно постоянной слагающей, что и является непосредственной причиной к. п. д.

Наличие гармонических составляющих в напряжении на сетки - результат влияния гармонических составляющих в анодном и сеточном токах.

В предлагаемом ламповом генераторе для подавления гармонических составляющих в сеточном и анодном напряжениях применены фильтры, обеспечивающие увеличение к. п. д. лампового генератора. В качестве фильтров использовано заземление средней точки симметричного контурного конденсатора или симметричной контурной индуктивности через переменную индуктивность или емкость.

№ 60895

На фиг. 1 показана схема цепи сетки коротковолнового генератора и схема эквивалентная предыдущей; на фиг. 2 дана кривая искажения сеточного напряжения, обусловленного наличием второй гармонической составляющей; на фиг. 3 представлена зависимость снижения к. п. д. генератора от настройки цепи сетки; на фиг. 4 изображены возможные схемы фильтрации гармонических составляющих.

На схеме цепи сетки коротковолнового генератора (фиг. 1) LC - суммарная индуктивность монтажного провода и ввода сетки; L к- индуктивность ввода накала; Сс - входная внутриламповая емкость сетки-катода; г с - внутреннее сопротивление сетки-катода. К сетке приложено синусоидальное напряжение возбуждения f/c sin со t.

Расчет показывает, что при настройке передатчика на волны в диапазоне 15-25 м собственная волна сеточной цепи коротковолновых генераторных ламп близка ко второй гармонической составляющей рабочей волны.

Рассматривая промежуток сетки-катода как кенотрон, представим цепь сетки в виде последовательного соединения источника э. д. с. основной частоты ш параллельно контуру QK, jf-c к и вентилю с внутренним сопротивлением г с (фиг. 1). Если указанный контур настроен на чистоту п со, то гармоническая составляющая тока сетки создаст на контуре напряжение f/cn sin и со , в результате чего результирующее напряжение на сетке, т. е. на сопротивлении Гс, будет несинусоидальным. Например, при настройке контура , на вторую гармоническую составляющую получается результирующее напряжение на сетке, форма которого изображена на фиг. 2 сплощной кривой ///.

Выделенная жирной линией положительная часть этой кривой соответствует прохождению анодного тока (при отсечке анодного тока, близкой к 90°), она, как видим, значительно отличается от синусоидальной полуволны. Разлол ение этой кривой в ряд Фурье (кривые / и П)

показывает, что отнощение „ (где ai и ао - коэффициенты, соответствующие первой гармонической составляющей и постоянной слагающей анодного тока), пропорциональное к. п. д. генератора, значительно снилсается по сравнению с нормальным синусоидальным импульсом.

Из кривых на фиг. 3 (получены экспериментально) следует, что значительное к. п. д. (к) происходит не только при совпадении собственной волны сеточного контура с частотой второй гармонической составляющей (кривая /), но и при значительной расстройке контура (кривая //), а также при наличии сеточного тока (кривая ///).

Например, при -- 2 (настройка на вторую гармоническую составляющую) к. п. д. падает до 0,55 от нормального значения, но даже

когда l, 2,5, к. п. д. не превыщает 0,7 нормальной величины.

Таким образом, значительное снижение к. п. д. получается во всех трех случаях, когда собственная волна сеточного контура близка к частоте одной из гармонических составляющих и когда имеет место сеточный ток.

Все сказанное в равной мере относится и к двухтактным схемам, так как собственная ч.астота сеточной цепи остается приблизительно неизменной. Особенностью двухтактных схем является лищь то, что четные гармонические составляющие сеточных токов обеих ламп син-фазны, а потому сетки по отношению к ним эквипотенциальны.

Каково влияние гармонических составляющих анодного тока в двухтактных схемах мощных коротковолновых генераторов, работающих на трехэлектродных лампах Как показали результаты теоретического исследования двухтактных схем коротковолновых генераторов, условия прохождения вторых гармонических составляющих анодных токов обеих ламп существенно отличаются от того, что наблюдается в схемах длинноволновых генераторов. Объясняется это тем, что эквивалентная однотактная схема с параллельным включением двух ламп для четных гармонических составляющих обладает несколькими резонансными частотами, лежащими в диапазоне 4-12 м в зависимости от типа ламп и настройки контура на рабочую волну в диапазоне 15-90 м.

Многоволнистость эквивалентной однотактной схемы определяется наличием комбинированных ветвей, содержащих индуктивности и емкости. Поэтому укорочение рабочей волны ниже 20-25 м связано сосближением частоты второй гармонической составляющей с одной из резонансных частот, что приводит к выделению на контуре напряжения второй гармонической составляющей. Большая часть этого напряжения оказывается приложенной к сеткам вследствие большой обратной связи через емкость анода-сетки и в особенности потому, что нейтродинные конденсаторы для четных гармонических составляющих эту обратную связь усиливают.

Таким образом, гармонические составляющие анодного тока так же, как и гармонические составляющие сеточного тока, искажают форму сеточного напряжения и, следовательно, снижают к. п. д.

Из сказанного следует, что повышение к. п. д. генератора обеспечивается при помощи фильтров, уменьшающих амплитуды гармонических составляющих в сеточном напряжении. В особенности существенно устранить напряжение второй гармонической составляющей.

Схемы фильтров применительно к однотактному и двухтактному каскадам изображены на фиг. 4. Цепь L, Со настраивают в последовательный резонанс на вторую гармоническую составляющую, благодаря чему напряжение этой составляющей между сетками и катодами будет сведено к минимуму. Емкость €2 при работе на волнах 13-25 м не должна превышать нескольких сантиметров, чтобы не влиять на режим каскада по основной частоте. Индикатором настройки фильтра на вторую гармоническую составляющую может служить лампочка, приключенная одним зажимом к ротору бисквитного конденсатора по нижней схеме фиг. 4. Максимум яркости накала лампочки совпадает с максимумом тока второй гармонической составляющей в фильтре. Свечение лампочки при разных положениях конденсатора фильтра свидетельствует о наличии в схеме асимметрии, которая должна быть устранена.

Таким образом, для осуществления фильтрации сеточного напряжения можно использовать элементы, входящие в нормальную схему генератора, но с некоторыми добавлениями, например, такими:

1)использование анодных и сеточных конденсаторов бисквитного типа;

2)включение переменного конденсатора между средней точкой катушки индуктивности и катодами.

Предмет изобретения

Ламповый генератор с применением фильтров, служащих для подавления гармонических составляющих в сеточном и анодном напряжениях, отличающийся тем, что в качестве фильтров использовано заземление средней точки симметричного контурного конденсатора или симметричной контурной индуктивности через переменную индуктивность или емкость.

- 3 -№ 60895

р-ТУиШГ-|-j w I

CKUcSinat

II1 -о

II--I

I- Urn-Sinnut -ч

I

LCLK I

UrSinut

к. too908070600.9 W f.2 /,4 1.6 18 2р 22 2ft

иPus 3

К Воздудите/1ю

Г

fus 4 8оз5удигпелю